[發明專利]一種人工膝關節

在審

• 申請號: 201610156978.6
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN107198598A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 葉雷
• 申請（專利權）人: 重慶潤澤醫藥有限公司
• 主分類號: A61F2/38
• 分類號: A61F2/38
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司50209
• 代理人: 周韶紅

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，特別是一種人工膝關節。

背景技術

如今患慢性膝關節疾病的中老年人群中主要患的是骨性關節炎和類風濕性關節炎，到目前為止，全膝置換手術（TKA)將發生病變且無法進行自我修復的股骨關節面軟骨、脛骨關節面軟骨、半月板等軟骨組織全部去除，然后換上與此膝關節解剖結構和幾何尺寸相近的人工膝關節，己經成為其比較有效的治療方式。隨著全球人口老齡化的加劇，全膝置換的需求越來越大，全世界每年接受膝關節置換手術的數量達到數十萬。

人工膝關節一般由三個部件組成：股骨髁植入體、半月板植入體、脛骨托植入體。半月板植入體位于股骨髁植入體和脛骨托植入體中間，可以在股骨和脛骨托植入體之間傳導負荷。

人體膝關節負重時受力大且應力狀態復雜：它同時承受拉力、壓力、扭轉和界面剪切及反復疲勞、磨損等力的作用，因此要求植入體必須與骨之間牢牢固定。傳統的人工膝關節主體和表面均為無孔致密的結構，通常采用增大表面粗糙度以提高與骨骼之間結合。應用結果表明，該種結合不穩固，部分患者出現無菌性松動并發癥，影響了使用壽命。

為提高植入體與骨結合的穩固性，研究人員在人工膝關節部件上采用了多孔材料，如CN104644290A“多孔人工膝關節”介紹的人體膝關節中，股骨髁植入體與股骨相結合的表面覆設有可與股骨骨質結合起固定作用的第一多孔固定層，脛骨托植入體下端支承部外表面覆設有第二多孔固定層，脛骨托植入體的定位部分外表面上覆設有第三多孔固定層，多孔固定層厚度為0.2-3mm，以實現生物學固定。CN102058446A“具有復合組件的假體”采用了上述類似結構，然而，上述技術的主要不足在于多孔固定層的多孔材料為單一空隙的材料，如單一空隙的鈦金屬泡沫、Porocoat多孔涂層、多孔鉭等，其孔的腔壁仍為致密材料，植入體植入后，在受力時，盡管材料整體彈性模量較低，但作為腔壁的致密材料由于彈性模量較大，使得多孔材料的孔的腔壁上的細胞難以感受到力的刺激作用，出現應力屏蔽，不利于細胞生長，不利于實現骨組織再生，不利于植入體與相鄰骨的融合；另外，多孔固定層厚度只有0.2-3mm，使得植入體與相鄰骨組織的界面不牢固，會出現松動，從而使人工膝關節失效。

發明內容：

本發明的目的是提供一種部件能牢固地固定在股骨與脛骨上的人工膝關節。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種人工膝關節，包括股骨髁植入體、半月板植入體、脛骨托植入體，股骨髁植入體與股骨相結合的表面覆設有可與股骨骨質結合起固定作用的第一多孔固定層，脛骨托植入體支承部下端外表面覆設有第二多孔固定層，脛骨托植入體的定位部分外表面上覆設有第三多孔固定層，所述的多孔固定層材料為多級孔金屬材料，所述多級孔金屬材料本體是由以材料孔徑大小進行分級的各級孔腔，及圍繞形成孔腔的各級腔壁構成；每級孔腔均各自相互貫通且各級孔腔相互間也彼此貫通，分級級數至少兩級；多孔固定層的厚度不小于5mm。

進一步說，所述的人工膝關節，所述的脛骨托植入體的定位部分采用多孔金屬材料，孔隙率為30%-60%，可以減小人工膝關節的重量，特別是對于密度較大的金屬材料。

進一步說，所述的人工膝關節，所述的脛骨托植入體的定位部分是空心管狀結構，同樣也是為了減小人工膝關節的重量。

進一步說，所述的人工膝關節，所述多級孔金屬材料分級級數為三級時，第一級孔腔的孔徑為微米級孔，第三級孔腔孔徑為納米級孔，第二級孔腔的孔徑介于第一級孔腔與第三級孔腔的孔徑之間，該種結構特別有利于人工膝關節植入后的骨組織再生。

進一步說，所述的人工膝關節，所述多級孔金屬材料中最小級多孔金屬材料的孔徑為1微米以下，最小級多孔金屬材料的彈性模量為80GPa以下，孔隙率不小于40%為佳，該孔隙率是指材料僅有該級孔腔的孔隙率，最小級孔在上一級孔的腔壁上，從而使得上一級孔的腔壁的彈性模量小于致密金屬材料的彈性模量。

進一步說，所述的人工膝關節，多級孔金屬材料中，比最小級孔腔大一級的上級多孔金屬材料的彈性模量小于50GPa，孔隙率不小于55%為佳，該上級多孔金屬材料的腔壁上最小級孔腔的存在使得腔壁的彈性模量小于致密金屬材料的彈性模量，另外，該多級孔金屬材料的整體彈性模量相對于只有單一上極孔材料的彈性模量也進一步降低。

進一步說，所述的人工膝關節，所述多級孔金屬材料中，比最小級孔腔大二級的上級多孔金屬材料的彈性模量小于12GPa，孔隙率不小于70%為佳，該彈性模量值及孔隙率值結合下兩級孔的存在有利于骨組織再生。